电力电子器件半控型器件

1.1不可控器件电力二极管功率二极管是开通与关断均不可控的半导体开关器件，其电压、电流定额较大，也称为半导体电力二极管。

1.2功率二极管的结构和工作原理与普通二极管相比，工作原理和特性相似，具有单向导电性。

在面积较大的PN 结上加装引线以及封装形成，主要有螺栓式和平板式。

1.3功率二极管的基本特征1) 静态特性主要指其伏安特性1.门槛电压U TO，正向电流I F开始明显增加所对应的电压。

2.与I F对应的电力二极管两端的电压即为其正向电压降U F。

3.承受反向电压时，只有微小而数值恒定的反向漏电流。

2) 动态特性功率二极管通态和断态之间转换过程的开关特性。

1.二极管正向偏置形成内部PN结的扩散电容。

此时突加反向电压，二极管并不能立即关断。

当结电容上的电荷复合掉以后，二极管才能恢复反向阻断能力，进入截止状态。

2.二极管处于反向偏置状态突加正向电压时，也需要一定的时间，才会有正向电流流过，称为正向恢复时间。

1.4功率二极管的主要参数1．额定正向平均电流I F（AV）——在规定的管壳温度和散热条件下，功率二极管长期运行时允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。

2.反向重复峰值电压U RRM——功率二极管反向所能承受的重复施加的最高峰值电压。

3.正向管压降U F——功率二极管在规定的壳温和正向电流下工作对应的正向导通压降。

4.最高允许结温T jM——结温（T j）是管芯PN结的平均温度，最高允许结温（T jM）是PN结正常工作时所能承受的最高平均温度。

1.5功率二极管的主要类型1) 普通二极管（General Purpose Diode ） 又称整流二极管（Rectifier Diode ）多用于开关频率不高（1kHz 以下）的整流电路其反向恢复时间较长正向电流定额和反向电压定额可以达到很高2) 快恢复二极管（Fast Recovery Diode ——FRD ）简称快速二极管 快恢复外延二极管（Fast Recovery Epitaxial Diodes ——FRED ），其t rr 更短（可低于50ns ）， U F 也很低（0.9V 左右），但其反向耐压多在1200V 以下。

第一章 电力电子器件1、电力电子器件一般工作在( 开关状态 ) 。

2、按照器件能够被控制电路信号所控制的程度，分为以下三类： ( 半控型器件)、(全控型器件)、(不可控器件)。

3、半控型电力电子器件控制极只能控制器件的（ 导通 ），而不能控制器件的( 关断 )4、电力二极管的主要类型有( 普通二极管 )，( 快恢复二极管 )和(肖特基二极管)5、晶闸管的三极为( 阳极 )、 ( 阴极 )、( 门极 )。

6、晶闸管是硅晶体闸流管的简称，常用的外形有( 螺栓型 )与( 平板型 )。

7、晶闸管一般工作在( 开关 )状态。

晶闸管由( 四 )层半导体构成；有( 3 )个PN 结。

8、晶闸管的电气符号是A AG G K Kb)c)a)A GK K G A P 1N 1P 2N 2J 1J 2J 3 。

9、晶闸管导通的条件是在 ( 阳 )极加正向电压，在 ( 门 )极加正向触发电压。

10、给晶闸管阳极加上一定的( 正向 )电压；在门极加上( 正向门极 )电压，并形成足够的( 门极触发 )电流，晶闸管才能导通。

11、晶闸管的非正常导通方式有 ( 硬导通 ) 和 ( 误导通 ) 两种。

12、晶闸管在触发开通过程中，当阳极电流小于( 擎住 )电流之前，如去掉( 触发 )脉冲，晶闸管又会关断。

13、要使晶闸管重新关断，必须将（ 阳极 ）电流减小到低于（ 维持 ）电流。

14、同一晶闸管，维持电流I H 与掣住电流I L 在数值大小上有I L ( 大于 )I H 。

15、晶闸管的额定电流是指（ 平均 ）值；。

16、由波形系数可知，晶闸管在额定情况下的有效值电流I T 等于（ 1.57 ）倍I T （AV ），如果I T （AV ）=100安培，则它允许的有效电流为（ 157 ）安培。

通常在选择晶闸管时还要留出 （1.5～2 ）倍的裕量。

17、型号为KP100-8的晶闸管表示其额定电压为 ( 800 ) 伏额定有效电流为( 100 ) 安。

电力电子技术（区分）电力电子器件按照控制特性分类：1）不可控型器件（不具有开关性能）：功率二极管；2）半控型器（只能控制导通不能控制其关断）：晶闸管及其大部分晶闸管派生器件；3）全控型器件（既能控制导通又能控制其关断）：可关断晶闸管、双极型功率晶体管、功率场效应晶体管和绝缘栅双极晶体管等。

变换器按照电能变换功能分为：1）交流—直流变换器（AD-DC Converter）；2）直流—交流变换器（DC-AD Converter）；3）交流—交流变换器（AD-AD Converter）；4）直流—直流变换器（DC-DC Converter）。

晶闸管导通需要具备的条件：1）在晶闸管的阳极与阴极之间加上正向电压（即在阳极加正向电压）；2）在晶闸管的门极与阴极之间加上正向电压和电流（即在门极加正控制信号）。

区分维持电流和擎住电流：1）维持电流I H：在室温和门极断路时，晶闸管已经处于通态后，从较大的通态电流降至维持通态所必需的最小阳极电流。

2）擎住电流I L：晶闸管从断态转换到通态时移去的触发信号之后，要保持器件维持通态所需要的最小阳极电流。

对于同一个晶闸管来说，通常擎住电流为维持电流的（2~4）倍。

晶闸管的通态平均电流I T(AV)和正弦电流最大值I m之间的关系：I T(AV)= ;正弦半波电流的有效值I T：I T= 。

绝缘栅双极型晶体管IGBT兼有MOSFET的快速响应、高输入阻抗和BJT的低通态压降、高电流密度的特性。

由栅极电压来控制IGBT的导通或关断。

晶闸管对驱动电路的基本要求：1）驱动信号可以是交流、直流或脉冲；2）驱动信号应有足够的功率；3）驱动信号应有足够的宽度和陡度。

晶闸管串联时必须解决其均压问题，均压包括静态均压和动态均压两种。

器件的容量从高到低的顺序：SCR、GTO、IGBT、BJT、功率MOSFET；器件的频率从高到低的顺序：功率MOSFET、IGBT、BJT、GTO、SCR。

第二章：触发角a也称触发延迟角或控制角，是指晶闸管从承受电压开始到导通之间角度。

电力电子器件分类？按电力电子开关器件可控性分类：不可控件、半可控件、全控性器件。

电力电子控件很多，所谓半控件指只能控制开启，不能控制关断；全可控件即可以控制开启，也可控制关断。

搞懂这些器件的特性和用途，对电子设备及产品的维修极为重要，小编总结了一下，希望能给大家一些帮助。

特性对比表一、晶闸管1、别名：可控硅是一种大功率半导体器件，常用做交流开关，触发电流>50毫安2、特点：体积小、重量轻、无噪声、寿命长、容量大、耐高压、耐大电流、大功率3、主要应用领域：整流、逆变、变频、斩波（直流-直流）单向可控硅双向可控硅BTA06-600C、BTA12-600B、BTA16-600B、BTA二、MOS(MOSFET)管1、作用：MOS管多被用作电子开关，用在控制回路中控制负载的通断。

栅极有电容效应，即使断开了电源，栅极上可能仍保持着电压。

2、特性：MOSFET高输入阻抗、驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。

N沟道开启电压一般在2~4V；P沟道开启电压一般在-2~-4V。

3、辨别NNOS、PMOS方法：借助寄生二极管来辨别。

将万用表档位拨至二极管档，红表笔接S，黑表笔接D，有数值显示，反过来接无数值，说明是N沟道；若情况相反是P沟道。

4、应用领域：步进马达驱动、电钻工具、工业开关电源、新能源领域、光伏逆变、充电桩、无人机、交通运输领域、车载逆变器、汽车HID安定器、电动自行车、绿色照明领域、CCFL节能灯、LED照明电源、金卤灯镇流器。

Trench /SGT /Super Junction MOSFETMOS管工作原理三、IGBT1、名称：绝缘栅双极型晶体管，是MOS管和三极管的结合体，主要作用是逆变和变频，俗称电力电子装置的“CPU”。

2、特点：兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点,驱动功率小而饱和压降低。

呈7大特性：1、80%IGBT带阻尼二极管，且可以替代不带阻尼管使用；2、可以理解为大功率三极管和场效应管组成，但不能简单代替使用；3、检测方式可以是蜂鸣档，也可以是二极管档位；4、继承了场效应管的高阻抗和三极管的高反压的优点，耐电压、耐电流，低功耗；5、应用范围管：电流10-3300A、电压600-6500V、工作频率10-30Kh；6、可做高速开关使用；7、启动电压低3V左右，饱和导通电压较高为5-15V。

填空1、电力电子电路中能实现电能变换的半导体电子器件称为电力电子器件。

2、电力电子器件按器件的开关控制特性可分为：（1）不可控器件（电力二极管）（2）半控型器件（晶闸管及其大部分派生器件）（3）全控型器件（门极可关断晶闸管、功率场效应晶体管和绝缘栅双极型晶体管等）。

3、电力电子器件按控制信号的性质不同分类：（1）电流控制型器件（晶闸管、门极可关断晶闸管、功率晶体管、IGCT 等）（2）电压控制型半导体器件（MOSFET 管和IGBT 管）4、简写：电力二极管（SR ）晶闸管（SCR ）可关断晶闸管（GTO ）电力晶体管（GTR ）电力场效晶体管（MOSFET ）绝缘栅双极型晶体管（IGBT ）5、电流波形系数电流平均值电流有效值 f K 6、在I g =0时，依靠增大阳极电压而强迫晶闸管导通的方式称为硬开通。

7.、规定从晶闸管的门极获得触发信号时刻开始，到阳极电流上升到稳态值的10%的时间称为延时时间t d ；阳极电流从10%上升在稳态值的90%所需的时间称为上升时间t r ，以上两者之和就是晶闸管的开通时间t gt 。

8、关断时间是由反向阻断恢复时间和正向阻断恢复时间组成。

9、在室温下，门极断开时，元件从较大的通态电流降至刚好能保持导通的最小阳极电流称为维持电流I H 。

维持电流与元件容量、结温等因素有关。

当元件刚从阻断状态转为导通状态就撤除触发电压，此时元件维持导通所需要的最小阳极电流称为掣住电流I t 。

10、电力电子器件的换流方式可分为：（1）器件换流（2）电网换流（3）负载换流（4）脉冲换流。

11、散热系统一般有三种冷却方式：（1）自然冷却；只是用与小功率应用场合（2）风扇冷却：适用于中等功率应用场合，如IGBT 应用电路（3）水冷却：适用于大功率应用场合，如大功率GTO ，IGCT ，SCR 等应用电路。

12、温度升高时，晶闸管的触发电流随温度升高而减小，正反向漏电流随温度升高而增大，维持电流I H 会减小，正向转折电压和反向击穿电压随温度升高而减小。

半控型器件通过控制信号可以控制其导通而不能控制其关断的电力电子器件被称为半控型器件，这类器件主要是晶闸管（Thyristor）及其大部分派生器件。

电力二极管电力二极管（Power Diode）在20世纪50年代初期就获得应用，当时也被称为半导体整流器；它的基本结构和工作原理与信息电子电路中的二极管是一样的，都以半导体PN结为基础，实现正向导通、反向截止的功能；其重要类型有：普通二极管，快恢复二极管，肖特基二极管。

晶闸管晶闸管（Thyristor）是晶体闸流管的简称，又可称做可控硅整流器，以前被简称为可控硅；1957年美国通用电器公司开发出世界上第一晶闸管产品，并于1958年使其商业化；晶闸管是PNPN四层半导体结构，它有三个极：阳极，阴极和门极；晶闸管工作条件为：加正向电压且门极有触发电流；其派生器件有：快速晶闸管，双向晶闸管，逆导晶闸管，光控晶闸管等。

它是一种大功率开关型半导体器件，在电路中用文字符号为“V”、“VT”表示（旧标准中用字母“SCR”表示）。

晶闸管具有硅整流器件的特性，能在高电压、大电流条件下工作，且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。

晶闸管的种类晶闸管有多种分类方法。

（一）按关断、导通及控制方式分类晶闸管按其关断、导通及控制方式可分为普通晶闸管、双向晶闸管、逆导晶闸管、门极关断晶闸管（GTO）、BTG晶闸管、温控晶闸管和光控晶闸管等多种。

（二）按引脚和极性分类晶闸管按其引脚和极性可分为二极晶闸管、三极晶闸管和四极晶闸管。

（三）按封装形式分类晶闸管按其封装形式可分为金属封装晶闸管、塑封晶闸管和陶瓷封装晶闸管三种类型。

其中，金属封装晶闸管又分为螺栓形、平板形、圆壳形等多种；塑封晶闸管又分为带散热片型和不带散热片型两种。

（四）按电流容量分类晶闸管按电流容量可分为大功率晶闸管、中功率晶闸管和小功率晶闸管三种。

通常，大功率晶闸管多采用金属壳封装，而中、小功率晶闸管则多采用塑封或陶瓷封装。

电力电子器件的种类
电力电子器件的种类很多，按照不同方法可以分成不同类型。

一、按照能够被控制电路信号所控制的程度
1.半控型器件
通过控制信号只能控制其导通，不能控制其关断的电力电子器件。

主要是指晶闸管及其大部分派生器件。

2.全控型器件
通过控制信号既可以控制其导通，又可以控制其关断的电力电子器件。

目前最常用的是IGBT和Power MOSFET。

3.不可控器件
器件本身没有没有导通、关断控制功能，而是需要根据外电路条件决定其导通、关断状态的器件称为不可控器件。

电力二极管就是典型的不可控器件。

二、按照驱动信号的性质
1.电流驱动型
通过从控制端注入或者抽出电流来实现导通或者关断的控制。

代表性器件有晶闸管、门极可关断晶闸管、功率晶体管、IGBT等。

2.电压驱动型
仅通过在控制端和公共端之间施加一定的电压信号就可实现导通或者关断的控制。

代表性器件为MOSFET管和IGBT管。

3.脉冲触发型
通过在控制端施加一个电压或电流的脉冲信号来实现器件的开通或者关断的控制。

4.电平控制型
必须通过持续在控制端和公共端之间施加一定电平的电压或电流信号来使器件开通。

半控型电力电子器件晶闸管1. 简介晶闸管是一种半控型电力电子器件，用于控制大功率电流的开关。

它由一个PN结、一个控制端和一个负载端组成。

晶闸管具有可控性和开关性能，广泛应用于各种电力电子系统中。

晶闸管的工作原理是基于双向导电特性的触发和保持机制。

通过对控制端施加一个触发脉冲电压，晶闸管可以从关断状态变为导通状态。

一旦晶闸管被触发，它会维持导通状态，直到负载电流低于其保持电流。

本文将介绍晶闸管的结构、工作原理以及应用领域。

2. 结构晶闸管的结构包括PN结、控制端和负载端。

PN结是晶闸管的主要组成部分，它由P型和N型的半导体材料堆叠而成。

PN 结之间的边界被称为结口。

晶闸管的导通状态是通过在结口施加一定的偏置电压来实现的。

控制端是晶闸管的触发端，用于施加一个触发脉冲电压。

当控制端施加的电压高于晶闸管的触发电压，晶闸管会从关断状态变为导通状态。

负载端是晶闸管的输出端，连接到需要控制的负载电路。

负载端负责传递电流，并控制电路的开关行为。

3. 工作原理晶闸管的工作原理可以分为以下几个步骤：1.处于关断状态：晶闸管的PN结被正向偏置，处于关断状态。

2.施加触发脉冲：通过控制端施加一个触发脉冲电压。

触发脉冲电压的幅值必须高于晶闸管的触发电压。

3.触发导通：当触发脉冲电压高于触发电压时，晶闸管的PN结上出现称为触发层的导电区域。

这导致晶闸管开始导通。

4.维持导通：一旦晶闸管被触发，触发层将继续维持导通状态，直到负载电流降至保持电流以下。

此时，晶闸管处于导通状态。

5.关断：当负载电流低于保持电流时，触发层停止维持导通状态，晶闸管回到关断状态。

4. 应用领域晶闸管在各种电力电子系统中都得到了广泛的应用。

以下是晶闸管的几个主要应用领域：1.电力调节器：晶闸管可以用作电力调节器，控制交流电源输出的电压和频率。

通过改变触发脉冲的时间和幅度，可以调整输出电压和频率。

2.交流电动机控制：晶闸管可以用于控制交流电动机的启动、停止和转速调节。